JP7614095B2 - battery - Google Patents
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Description
本発明は、電池に関するものである。 The present invention relates to a battery.
電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV、PHEV)の駆動用電源、太陽光発電、風力発電等の出力変動を抑制するための用途や夜間に電力をためて昼間に利用するための系統電力のピークシフト用途等の定置用蓄電池システム等において、アルカリ二次電池や非水電解質二次電池などの電池が使用されている。Batteries such as alkaline secondary batteries and non-aqueous electrolyte secondary batteries are used in stationary storage battery systems, such as for power sources to drive electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs, PHEVs), for applications to suppress output fluctuations in solar and wind power generation, and for peak shifting of grid power by storing electricity at night for use during the day.
上記の電池は、その組み立て中等に異物が混入する場合があり、特に混入した異物が金属異物であると、内部短絡が引き起こされる場合がある。内部短絡のメカニズムとしては以下の通りである。 Foreign matter may get mixed into the above batteries during assembly, etc., and if the foreign matter is metallic, it may cause an internal short circuit. The mechanism of an internal short circuit is as follows:
まず、金属異物が正極材料に付着すると、正極の高い電位によって電解液中に金属イオンとして溶解し、その金属イオンが負極に到達すると金属として析出する。そして、金属が正極に向かって成長するように析出し、金属がセパレータを突き破り正極に接触すると内部短絡が引き起こされる。First, when metallic foreign matter adheres to the positive electrode material, it dissolves as metal ions in the electrolyte due to the high potential of the positive electrode, and when the metal ions reach the negative electrode, they precipitate as metal. The metal then precipitates, growing toward the positive electrode, and if the metal breaks through the separator and comes into contact with the positive electrode, an internal short circuit occurs.
電池内へ金属異物等の異物が混入することを防止するために、通常、二次電池の組み立てはクリーンルームで行われる。また、組み立て中に電極体に付着した金属異物は、エアブロー、吸引、磁力吸着、研磨テープによる拭き取り等により除去される。 To prevent foreign matter such as metallic particles from getting into the battery, secondary batteries are usually assembled in a clean room. Any metallic particles that adhere to the electrode body during assembly are removed by air blowing, suction, magnetic attraction, wiping with abrasive tape, etc.
特許文献1には、袋状の多孔質体に電極体を挿入し、電極体が挿入された多孔質体を密閉容器に挿入して形成される密閉型電池が提案されている。
しかしながら、特許文献1に記載された方法では、電極体と密閉容器の蓋との間に多孔質体を配置する方法やメリットについては具体的に説明されておらず、その具体的方法が不明である。また、袋状の多孔質体を使用するので、その分だけ活物質の量が減少して電池容量が少なくなってしまう。However, the method described in
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電池容量を減少させることなく電極体内部への異物の侵入を効果的に抑制することができる電池を提供することにある。The present invention has been made in consideration of these points, and its object is to provide a battery that can effectively prevent foreign matter from entering the electrode body without reducing the battery capacity.
本発明の電池は、正極板と負極板とがセパレータを介して積層された電極体と、開口を有し、前記電極体を収容する外装体と、前記開口を封口する封口板と、前記封口板に取り付けられた外部端子とを備え、前記正極板及び前記負極板の少なくとも一方に設けられたタブ部が、前記電極体と前記封口板との間に配置された集電体を介して前記外部端子と電気的に接続されており、前記タブ部と前記集電体とは溶接され、前記タブ部と前記集電体とが溶接された部分は被覆部材によって覆われている構成を備えている。The battery of the present invention comprises an electrode body in which positive and negative plates are stacked with a separator between them, an exterior body having an opening and housing the electrode body, a sealing plate that seals the opening, and an external terminal attached to the sealing plate, and a tab portion provided on at least one of the positive and negative electrode plates is electrically connected to the external terminal via a current collector arranged between the electrode body and the sealing plate, the tab portion and the current collector are welded, and the portion where the tab portion and the current collector are welded is covered with a coating member.
前記電極体は、前記正極板と前記負極板を含む第1電極体要素と、前記正極板と前記負極板とを含む第2電極体要素とを含み、前記第1電極体要素は、複数の前記タブ部からなる第1タブ群を有し、前記第2電極体要素は、複数の前記タブ部からなる第2タブ群を有し、前記第1タブ群及び前記第2タブ群はそれぞれ前記集電体に溶接され、前記第1タブ群と前記集電体とが溶接された第1溶接部及び前記第2タブ群と前記集電体とが溶接された第2溶接部は前記被覆部材によってそれぞれ覆われているとともに、前記第1溶接部及び前記第2溶接部の間の領域の上にも前記被覆部材が配置されていてもよい。The electrode body includes a first electrode body element including the positive electrode plate and the negative electrode plate, and a second electrode body element including the positive electrode plate and the negative electrode plate, the first electrode body element has a first tab group consisting of a plurality of the tab portions, the second electrode body element has a second tab group consisting of a plurality of the tab portions, the first tab group and the second tab group are each welded to the current collector, a first welded portion where the first tab group and the current collector are welded, and a second welded portion where the second tab group and the current collector are welded are each covered by the covering member, and the covering member may also be disposed on the area between the first welded portion and the second welded portion.
前記集電体は第1集電体と第2集電体とを有していて、前記第1集電体に前記タブ部が溶接されているとともに、前記第2集電体の一部は前記被覆部材によって覆われていてもよい。The current collector may have a first current collector and a second current collector, the tab portion may be welded to the first current collector, and a portion of the second current collector may be covered by the covering member.
前記集電体には電解液を前記外装体内に注入するための注液孔が設けられており、前記注液孔の前記電極体側の開口部は前記被覆部材によって離間して覆われていてもよい。前記電極体側の開口部は前記被覆部材によって離間して覆われているとは、開口部が被覆部材によって覆われているとともに、開口部と集電体被覆部材とは離間しているということである。The current collector may be provided with an injection hole for injecting an electrolyte into the exterior body, and the opening of the injection hole on the electrode body side may be covered at a distance by the covering member. The opening on the electrode body side being covered at a distance by the covering member means that the opening is covered by the covering member and is spaced apart from the current collector covering member.
前記注液孔には前記電極体側に突き出した絶縁性の筒状部材が配置されていてもよい。An insulating tubular member protruding toward the electrode body may be disposed in the liquid injection hole.
前記注液孔の前記電極体側の前記開口部を覆う前記被覆部材の周縁と前記集電体との間には、前記電解液が通過する隙間が形成されていることが好ましい。即ち、前記注液孔の前記電極体側の前記開口部を覆う前記被覆部材の周縁と前記集電体との間は開いていて、前記電解液が通過する。It is preferable that a gap through which the electrolyte passes is formed between the current collector and the periphery of the covering member covering the opening on the electrode body side of the electrolyte injection hole. In other words, there is an opening between the periphery of the covering member covering the opening on the electrode body side of the electrolyte injection hole and the current collector, allowing the electrolyte to pass through.
前記注液孔の前記電極体側の前記開口部を覆う前記被覆部材には、前記開口部の直上に該当する部分とは別の部分に前記電解液が通過する孔が形成されていてもよい。The covering member covering the opening on the electrode body side of the liquid injection hole may have a hole formed in a part other than the part directly above the opening through which the electrolyte passes.
なお、本発明の電池は、正極板と負極板とがセパレータを介して積層された電極体と、開口を有し、前記電極体を収容する外装体と、前記開口を封口する封口板と、前記封口板に取り付けられた正極外部端子及び負極外部端子とを備え、前記正極板に設けられた正極タブが、前記電極体と前記封口板との間に配置された正極集電体を介して前記正極外部端子と電気的に接続されており、前記負極板に設けられた負極タブが、前記電極体と前記封口板との間に配置された負極集電体を介して前記負極外部端子と電気的に接続されており、前記正極タブと前記正極集電体とは溶接され、前記負極タブと前記負極集電体とは溶接され、前記正極タブと前記正極集電体とが溶接された部分は第1被覆部材によって覆われており、前記負極タブと前記負極集電体とが溶接された部分は第2被覆部材によって覆われている構成であってもよい。The battery of the present invention may include an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are stacked with a separator therebetween, an exterior body having an opening and housing the electrode assembly, a sealing plate that seals the opening, and a positive electrode external terminal and a negative electrode external terminal attached to the sealing plate, in which a positive electrode tab provided on the positive electrode plate is electrically connected to the positive electrode external terminal via a positive electrode collector arranged between the electrode assembly and the sealing plate, a negative electrode tab provided on the negative electrode plate is electrically connected to the negative electrode external terminal via a negative electrode collector arranged between the electrode assembly and the sealing plate, the positive electrode tab and the positive electrode collector are welded, the negative electrode tab and the negative electrode collector are welded, the portion where the positive electrode tab and the positive electrode collector are welded is covered with a first covering member, and the portion where the negative electrode tab and the negative electrode collector are welded is covered with a second covering member.
前記電極体は、前記正極板と前記負極板を含む第1電極体要素と、前記正極板と前記負極板とを含む第2電極体要素とを含み、前記第1電極体要素は、複数の前記正極タブからなる第1正極タブ群と、複数の前記負極タブからなる第1負極タブ群を有し、前記第2電極体要素は、複数の前記正極タブからなる第2正極タブ群と、複数の前記負極タブからなる第2負極タブ群を有し、前記第1正極タブ群及び前記第2正極タブ群はそれぞれ前記正極集電体に溶接され、前記第1負極タブ群及び前記第2負極タブ群はそれぞれ前記負極集電体に溶接され、前記第1正極タブ群と前記正極集電体とが溶接された第1溶接部及び前記第2正極タブ群と前記正極集電体とが溶接された第2溶接部は前記第1被覆部材によってそれぞれ覆われているとともに、前記第1溶接部及び前記第2溶接部の間の領域の上にも前記第1被覆部材が配置されており、前記第1負極タブ群と前記負極集電体とが溶接された第3溶接部及び前記第2負極タブ群と前記負極集電体とが溶接された第4溶接部は前記第2被覆部材によってそれぞれ覆われているとともに、前記第3溶接部及び前記第4溶接部の間の領域の上にも前記第2被覆部材が配置されていてもよい。The electrode body includes a first electrode body element including the positive electrode plate and the negative electrode plate, and a second electrode body element including the positive electrode plate and the negative electrode plate, the first electrode body element has a first positive electrode tab group consisting of a plurality of the positive electrode tabs, and a first negative electrode tab group consisting of a plurality of the negative electrode tabs, the second electrode body element has a second positive electrode tab group consisting of a plurality of the positive electrode tabs, and a second negative electrode tab group consisting of a plurality of the negative electrode tabs, the first positive electrode tab group and the second positive electrode tab group are each welded to the positive electrode current collector, the first negative electrode tab group and the second negative electrode tab group are each welded to the negative electrode current collector, and the first positive electrode tab a first welded portion where the second positive electrode tab group and the positive electrode current collector are welded, and a second welded portion where the second positive electrode tab group and the positive electrode current collector are welded, are each covered by the first covering member, and the first covering member is also disposed on a region between the first welded portion and the second welded portion; a third welded portion where the first negative electrode tab group and the negative electrode current collector are welded, and a fourth welded portion where the second negative electrode tab group and the negative electrode current collector are welded, are each covered by the second covering member, and the second covering member is also disposed on a region between the third welded portion and the fourth welded portion.
前記正極集電体は第1正極集電体と第2正極集電体とを有していて、前記第1正極集電体に前記第1正極タブ群及び前記第2正極タブ群が溶接されているとともに、前記第2正極集電体の一部は第1集電体被覆部材によって覆われており、前記負極集電体は第1負極集電体と第2負極集電体とを有していて、前記第1負極集電体に前記第1負極タブ群及び前記第2負極タブ群が溶接されているとともに、前記第2負極集電体の一部は前記第2被覆部材によって覆われていてもよい。The positive electrode collector may have a first positive electrode collector and a second positive electrode collector, the first positive electrode tab group and the second positive electrode tab group are welded to the first positive electrode collector, and a portion of the second positive electrode collector is covered by a first collector covering member, and the negative electrode collector may have a first negative electrode collector and a second negative electrode collector, the first negative electrode tab group and the second negative electrode tab group are welded to the first negative electrode collector, and a portion of the second negative electrode collector is covered by the second covering member.
前記正極集電体及び前記負極集電体の少なくとも一方には電解液を前記外装体内に注入するための注液孔が設けられており、前記注液孔の前記電極体側の開口部は前記第1被覆部材及び前記第2被覆部材の少なくとも一方によって離間して覆われていてもよい。At least one of the positive electrode collector and the negative electrode collector is provided with an injection hole for injecting electrolyte into the outer casing, and the opening of the injection hole on the electrode body side may be covered at a distance by at least one of the first covering member and the second covering member.
前記注液孔には前記電極体側に突き出した絶縁性の筒状部材が配置されていてもよい。An insulating tubular member protruding toward the electrode body may be disposed in the liquid injection hole.
前記注液孔の前記電極体側の前記開口部を覆う前記第1被覆部材及び前記第2被覆部材の少なくとも一方の周縁と前記正極集電体及び前記負極集電体の少なくとも一方との間には、前記電解液が通過する隙間が形成されていることが好ましい。It is preferable that a gap through which the electrolyte passes is formed between the periphery of at least one of the first covering member and the second covering member covering the opening on the electrode body side of the liquid injection hole and at least one of the positive electrode collector and the negative electrode collector.
前記注液孔の前記電極体側の前記開口部を覆う前記第1被覆部材及び前記第2被覆部材の少なくとも一方には、前記開口部の直上に該当する部分とは別の部分に前記電解液が通過する孔が形成されていることが好ましい。It is preferable that at least one of the first covering member and the second covering member which cover the opening on the electrode body side of the liquid injection hole has a hole through which the electrolyte passes in a portion other than the portion directly above the opening.
本発明の電池は、タブ部と集電体とが溶接された部分を被覆部材によって覆っており、溶接時に発生する粉塵が電極体の内部に入ってしまうことをより効果的に抑制できる。In the battery of the present invention, the portion where the tab portion and the current collector are welded is covered with a covering material, which more effectively prevents dust generated during welding from entering the inside of the electrode body.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiment is merely exemplary in nature and is not intended to limit the present invention, its applications, or its uses. In the following drawings, for the sake of simplicity, components having substantially the same functions are designated by the same reference numerals.
(実施形態1)
実施形態1に係る二次電池としての角形二次電池20の構成を以下に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。
(Embodiment 1)
The following describes the configuration of a prismatic
図1及び図2に示すように角形二次電池20は、開口を有する有底角筒状の角形外装体1と、角形外装体1の開口を封口する封口板2からなる電池ケース100を備える。角形外装体1及び封口板2は、それぞれ金属製であることが好ましく、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。角形外装体1は、正極板と負極板とがセパレータを介して積層された電極体3を、電解質と共に収容している。後述するように、本実施形態では電極体3は第1電極体要素と第2電極体要素からなっており、これら2つの電極体要素は同じ構造を有している。1 and 2, the prismatic
図5に示すように、電極体3の封口板2側の端部には、複数の正極タブ(タブ部)40からなる正極タブ群40Aと、複数の負極タブ(タブ部)50からなる負極タブ群50Aが設けられている。正極タブ群40Aは第1正極集電体(正極集電体)6a及び第2正極集電体6bを介して正極端子7に電気的に接続されている。負極タブ群50Aは第1負極集電体(負極集電体)8a及び第2負極集電体8bを介して負極端子9に電気的に接続されている。第1、第2正極集電体6a,6b及び第1、第2負極集電体8a,8bは、封口板2の電池内部側に取り付けられており、正極タブ群40A及び負極タブ群50Aとの接続も電池内部側の面においてなされている。As shown in FIG. 5, a positive
第2正極集電体6b、第1正極集電体6a及び正極端子7は金属製であることが好ましく、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることがより好ましい。正極端子7と封口板2の間には樹脂製の外部側絶縁部材10が配置されている。第2正極集電体6b及び第1正極集電体6aと封口板2の間には樹脂製の内部側絶縁部材11が配置されている。The second
第2負極集電体8b、第1負極集電体8a及び負極端子9は金属製であることが好ましく、銅又は銅合金製であることがより好ましい。また、負極端子9は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分と、銅又は銅合金からなる部分を有するようにすることが好ましい。この場合、銅又は銅合金からなる部分を第2負極集電体8bに接続し、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分を封口板2よりも外部側に突出するようにすることが好ましい。負極端子9と封口板2の間には樹脂製の外部側絶縁部材12が配置されている。第2負極集電体8b及び第1負極集電体8aと封口板2の間には樹脂製の内部側絶縁部材13が配置されている。The second
電極体3と角形外装体1の間には樹脂製の樹脂シートからなる電極体ホルダー14が配置されている。電極体ホルダー14は、樹脂製の絶縁シートを袋状又は箱状に折り曲げ成形されたものであることが好ましい。この電極体ホルダー14により、電極体3と角形外装体1との間が確実に電気的に絶縁状態として保持されている。An
封口板2には電解液注液孔15が設けられており、電解液注液孔15は電解液の注液後に封止部材(不図示)によって封止される。封口板2には、電池ケース100内の圧力が所定値以上となったときに破断して、電池ケース100内のガスを電池ケース100外に排出するガス排出弁17が設けられている。The sealing
次に角形二次電池20の製造方法及び各構成の詳細を説明する。Next, the manufacturing method of the rectangular
[正極板]
まず、正極板の製造方法を説明する。
[Positive plate]
First, a method for manufacturing the positive electrode plate will be described.
[正極活物質合剤層スラリーの作製]
正極活物質合剤層スラリーは、例えば正極活物質と、導電剤と、結着剤とを混練して作製する。正極活物質としては、例えばリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物等のリチウム複合酸化物等を挙げることができる。また、結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)等のフッ素樹脂等を挙げることができる。導電剤としては、カーボンブラック等の炭素材料等を挙げることができる。
[Preparation of Positive Electrode Active Material Mixture Layer Slurry]
The positive electrode active material mixture layer slurry is prepared by kneading, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder. The positive electrode active material may be, for example, a lithium composite oxide such as a lithium nickel cobalt manganese composite oxide. The binder may be, for example, a fluororesin such as polyvinylidene fluoride (PVdF). The conductive agent may be, for example, a carbon material such as carbon black.
[正極保護層スラリーの作製]
アルミナ粉末、導電剤としての黒鉛、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)と分散媒としてのN-メチル-2-ピロリドン(NMP)などを混練し、正極保護層スラリーを作製する。
[Preparation of Positive Electrode Protective Layer Slurry]
Alumina powder, graphite as a conductive agent, polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a dispersion medium, and the like are mixed together to prepare a positive electrode protective layer slurry.
[正極活物質合剤層及び正極保護層の形成]
正極芯体としての厚さ15μmのアルミニウム箔の両面に、上述の方法で作製した正極活物質合剤層スラリー及び正極保護層スラリーをダイコータにより塗布する。また、正極活物質合剤層スラリーが塗布される領域の幅方向の少なくともどちらか一方の端部に正極保護層スラリーが塗布されるようにする。
[Formation of Positive Electrode Active Material Mixture Layer and Positive Electrode Protective Layer]
The positive electrode active material mixture layer slurry and the positive electrode protective layer slurry prepared by the above-mentioned method are applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 15 μm as a positive electrode core by a die coater. The positive electrode protective layer slurry is applied to at least one end in the width direction of the region where the positive electrode active material mixture layer slurry is applied.
正極活物質合剤層スラリー及び正極保護層スラリーが塗布された正極芯体を乾燥させて、スラリー中のNMPを除去する。これにより正極活物質合剤層及び保護層が形成される。その後、一対のプレスローラの間を通過させることにより、正極活物質合剤層を圧縮して正極原板とする。この正極原板を所定のサイズにカットして図3に示す正極板4を作成する。正極板4は矩形であって、矩形の上辺から正極タブ40が突き出している。正極板4の上辺部分に沿って幅狭の正極保護層4cが形成されており、正極保護層4cの下から正極板4の下辺まで正極活物質合剤層4bが形成されている。なお、上述のように正極タブ40は正極芯体から形成されてもよいし、別の部材を正極板に接続して正極タブとしてもよい。The positive electrode core coated with the positive electrode active material mixture layer slurry and the positive electrode protective layer slurry is dried to remove the NMP in the slurry. This forms the positive electrode active material mixture layer and the protective layer. The positive electrode active material mixture layer is then compressed by passing it between a pair of press rollers to form a positive electrode original plate. This positive electrode original plate is cut to a predetermined size to create the
[負極板]
次に、負極板の製造方法を説明する。
[Negative plate]
Next, a method for manufacturing the negative electrode plate will be described.
[負極活物質合剤層スラリーの作製]
負極活物質合剤層スラリーは、例えば負極活物質と、導電剤と、結着剤と、増粘剤とを混練して作製する。負極活物質としては、例えば、黒鉛等の炭素材料等を挙げることができる。結着剤としては、例えば、スチレンブタジエンゴム(SBR)等を挙げることができる。増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)等を挙げることができる。
[Preparation of negative electrode active material mixture layer slurry]
The negative electrode active material mixture layer slurry is prepared by kneading, for example, a negative electrode active material, a conductive agent, a binder, and a thickener. Examples of the negative electrode active material include carbon materials such as graphite. Examples of the binder include styrene butadiene rubber (SBR). Examples of the thickener include carboxymethyl cellulose (CMC).
[負極活物質合剤層の形成]
負極芯体としての厚さ8μmの銅箔の両面に、上述の方法で作製した負極活物質合剤層スラリーをダイコータにより塗布する。
[Formation of negative electrode active material mixture layer]
The negative electrode active material mixture layer slurry prepared by the above-mentioned method is applied by a die coater to both sides of a copper foil having a thickness of 8 μm as a negative electrode core.
負極活物質合剤層スラリーが塗布された負極芯体を乾燥させ、スラリー中の水を除去する。これにより負極活物質合剤層が形成される。その後、一対のプレスローラの間を通過させることにより、負極活物質合剤層を圧縮して負極原板とする。この負極原板を所定のサイズにカットして図4に示す負極板5を作成する。負極板4は矩形であって、矩形の上辺から負極タブ50が突き出している。負極タブ50を除いた負極芯体の全面に負極活物質合剤層5bが形成されている。なお、上述のように負極タブ50は負極芯体から形成されてもよいし、別の部材を負極板に接続して負極タブとしてもよい。The negative electrode core coated with the negative electrode active material mixture layer slurry is dried to remove water from the slurry. This forms the negative electrode active material mixture layer. The negative electrode active material mixture layer is then compressed by passing it between a pair of press rollers to form a negative electrode original plate. This negative electrode original plate is cut to a predetermined size to create the
[電極体の作製]
上述の方法で作製した複数の正極板4及び負極板5を、セパレータを介して積層し、積層型の電極体3を製造する。電極体3に含まれる正極板4及び負極板5のそれぞれの数は特に限定されないが、数十枚以上が好ましい。図5に示すように電極体3の一つの端部には、複数の正極タブ40からなる正極タブ群40Aと、複数の負極タブ50からなる負極タブ群50Aが設けられる。
[Preparation of electrode body]
A plurality of
[集電体とタブの接続]
上述の正極タブ群40Aは、図6に示す第1正極集電体6aに溶接によって接続される。第1正極集電体6aには、封口板2の電解液注液孔15と対向する位置に集電体貫通穴6eが形成されている。また、上述の負極タブ群50Aは、図7に示す第1負極集電体8aに溶接によって接続される。図8に正極タブ群40Aと第1正極集電体6aとを接続し、負極タブ群50Aと第1負極集電体8aとを接続した状態を示す。
[Connection between current collector and tab]
The positive
本実施形態では、図8に示すように、電極体3は第1電極体要素3aと第2電極体要素3bとからなっている。なお、第1電極体要素3aと第2電極体要素3bは上述の電極体3の作製方法と同じ方法で作製される。In this embodiment, as shown in Figure 8, the
第1電極体要素3aの第1正極タブ群40A1及び第2電極体要素3bの第2正極タブ群40A2を第1正極集電体(正極集電体)6aに接続すると共に、第1電極体要素3aの第1負極タブ群50A1及び第2電極体要素3bの第2負極タブ群50A2を第1負極集電体(負極集電体)8aに接続する。第1及び第2正極タブ群40A1,40A2は第1正極集電体6aに溶接接続され溶接接続部60a,60bが形成される。正極側の2つの溶接接続部60a,60bは電極体3の上辺に垂直な方向、即ち、封口体2の長手方向に垂直な方向において互いに離間して形成されている。なお、集電体貫通孔6eは正極の2つの溶接接続部60a,60bの間に位置している。The first positive electrode tab group 40A1 of the first
負極タブ群50A1,50A2は第1負極集電体8aに溶接接続され溶接接続部61a,61bが形成される。負極側の2つの溶接接続部61a,61bも電極体3の上辺に垂直な方向、即ち、封口体2の長手方向に垂直な方向において互いに離間して形成されている。The negative electrode tab groups 50A1 and 50A2 are welded to the first negative electrode
第1正極集電体6aには、薄肉部6cが形成されている。この薄肉部6cにおいて、第1正極集電体6aは第2正極集電体6bに接続される。The first
第1負極集電体8aには、凹部8dが形成されており、凹部8dに薄肉部8cが形成されている。この薄肉部8cにおいて、第1負極集電体8aは第2負極集電体8bに接続される。The first
正極タブ群40Aと第1正極集電体6aとの溶接接続及び負極タブ群50Aと第1負極集電体8aとの溶接接続は、超音波溶接、抵抗溶接、レーザー溶接等により行うことができる。本実施形態では超音波溶接によって溶接接続がなされている。The welded connection between the positive
また、第1正極集電体6aと第2正極集電体6bとの接続、及び、第1負極集電体8aと第2負極集電体8bとの接続は、超音波溶接、抵抗溶接、レーザー溶接等により行うことができる。本実施形態では、レーザー溶接によって接続がされている。The connection between the first
[封口板への各部品取り付け]
図9は、各部品を取り付けた封口板2の電池内部側の面を示す図である。図2、図9を用いて、封口板2への各部品取り付けについて説明を行う。
[Installing each part on the sealing plate]
9 is a view showing the surface of the sealing
封口板2の正極端子挿入孔の周囲に外部側絶縁部材10を配置する。封口板2の正極端子挿入孔の周囲の電池内面側に内部側絶縁部材11及びカップ状の導電部材65を配置する。そして、正極端子7を電池外部側から、外部側絶縁部材10の貫通孔、封口板2の正極端子挿入孔、内部側絶縁部材11の貫通孔及び導電部材65の端子接続孔に挿入し、正極端子7の先端を導電部材65上にカシメる。これにより、正極端子7及び導電部材65が封口板2に固定される。なお、正極端子7においてカシメられた部分と導電部材65を溶接接続することが好ましい。An external insulating
導電部材65は電池内部側に開口部を有している。この導電部材65の開口部に対して、円盤状の変形板66がその開口部を塞ぐように配置されて、変形板66の周縁が導電部材65に溶接接続される。これにより、開口部が密封される。なお、導電部材65及び変形板66はそれぞれ金属製であることが好ましく、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることがより好ましい。それから第2正極集電体6bを変形板66の電池内部側に配置して、両者を溶接接続する。The
次に、封口板2の負極端子挿入孔の周囲の電池外面側に外部側絶縁部材12を配置する。封口板2の負極端子挿入孔の周囲の電池内面側に内部側絶縁部材13及び第2負極集電体8bを配置する。そして、負極端子9を電池外部側から、外部側絶縁部材12の貫通孔、封口板2の負極端子挿入孔、内部側絶縁部材13の貫通孔及び第2負極集電体8bの端子接続孔に挿入し、負極端子9の先端を第2負極集電体8b上にカシメる。これにより、負極端子9及び第2負極集電体8bが封口板2に固定される。なお、負極端子9においてカシメられた部分と第2負極集電体8bを溶接接続することが好ましい。Next, the external insulating
正極側の内部側絶縁部材11において、封口板2に設けられた電解液注液孔15と対向する部分には、注液開口11aが設けられている。また、注液開口11aの縁部には電池内部側に筒状に突き出した筒状部11bが設けられている。さらに、筒状部11bの縁の2箇所から電池内部側に突き出して当該2箇所をブリッジ状に連結している開口覆い部11cが設けられている。そして、第1正極集電体6aに設けられた集電体貫通穴6eに筒状部11b、開口覆い部11cが挿入される。In the positive electrode side internal insulating
[第1集電体と第2集電体の接続]
図10は、第2正極集電体6bに第1正極集電体6aを取り付け、第2負極集電体8bに第1負極集電体8aを取り付けた後の封口板2の電池内部側の面を示す図である。
[Connection between first current collector and second current collector]
FIG. 10 is a diagram showing the surface of the sealing
第1及び第2正極タブ群40A1,40A2が接続された第1正極集電体6aを、その一部が第2正極集電体6bと重なるようにして、内部側絶縁部材11上に配置する。そして、薄肉部6cにレーザー照射することにより、第1正極集電体6aと第2正極集電体6bを溶接接続し、正極集電体溶接接続部が形成される。また、第1及び第2負極タブ群50A1,50A2が接続された第1負極集電体8aを、その一部が第2負極集電体8bと重なるようにして、内部側絶縁部材13上に配置する。そして、薄肉部8cにレーザー照射することにより、第1負極集電体8aと第2負極集電体8bを溶接接続し、負極集電体溶接接続部が形成される。The first
[接続部の被覆]
図11に示すように、第1正極集電体6aと第1正極タブ群40A1との溶接接続部60a及び第1正極集電体6aと第2正極タブ群40A2との溶接接続部60bを第1被覆部材81によって覆う。このようにすることにより、第1被覆部材81が溶接接続部60a,60bに存在している異物、特に溶接工程において発生した金属粉を捕捉して、異物が電極体3の内部に入り込まないようにすることができる。従って、異物による内部短絡の発生を大きく抑制することができる。第1被覆部材81は溶接接続部60a,60bに貼り合わされており、2つの溶接接続部60a,60bの間の領域においては、第1被覆部材81はその領域から離間して且つその領域を覆っている。
[Coating of connection parts]
As shown in Fig. 11, the welded
次に、第1負極集電体8aと第1負極タブ群50A1との溶接接続部61a及び第1負極集電体8aと第2負極タブ群50A2との溶接接続部61bを第2被覆部材82によって覆う。第2被覆部材82は、2つの溶接接続部61a,61bに挟まれた第1負極集電体8aの表面も覆っている。このようにすることにより、第2被覆部材82が溶接接続部61a,61bに存在している異物、特に溶接工程において発生した金属粉を捕捉して、異物が電極体3の内部に入り込まないようにすることができる。従って、異物による内部短絡の発生を大きく抑制することができる。なお、第2被覆部材82は、覆っている部分に貼り合わせられるている。Next, the welded
さらに、第2被覆部材82は第1負極集電体8aと第2負極集電体8bとの接続部分(負極集電体溶接接続部)も覆っている。即ち、第2負極集電体8bの一部が第2被覆部材82によって覆われている。このため、第1負極集電体8aと第2負極集電体8bとの溶接によって生じた異物(金属粉)を第2被覆部材82が捕捉し、この異物が電極体3の内部に入り込まないようにすることができる。Furthermore, the
それから、第1正極集電体6aと第2正極集電体6bとの接続部分(正極集電体溶接接続部)を覆うように第3被覆部材83を配置し、貼り合わせる。このようにすることにより、正極集電体溶接接続部に存在している異物、特に第1正極集電体6aと第2正極集電体6bとの溶接工程において発生した金属粉が電極体3の内部に入り込まないように、第3被覆部材83が異物を捕捉することができる。それから、図12に示すように第2正極集電体6bと第3被覆部材83とをカバー部材88によって覆う。Then, the
本実施形態では第1から第3被覆部材81,82,83は、プラスチックフィルムに粘着剤を塗布した粘着シートを用いている。プラスチックフィルムは特に限定されないが、ポリプロピレンフィルムが好ましい。なお、第1から第3被覆部材81,82,83は粘着シートに限定されない。In this embodiment, the first to
[二次電池の作製]
次に図12における第1電極体要素3aの上面と第2電極体要素3bの上面とが直接ないし他の部材を介して接するように二つの正極タブ群40A1,40A2及び二つの負極タブ群50A1,50A2を湾曲させる。これにより、二つの電極体要素3a,3bを纏めて1つの電極体3とする。そして、まとめた電極体3を、箱状ないし袋状に成形した絶縁シートからなる電極体ホルダー14内に配置する。
[Preparation of secondary battery]
Next, the two positive electrode tab groups 40A1, 40A2 and the two negative electrode tab groups 50A1, 50A2 are curved so that the upper surface of the first
電極体ホルダー14で包まれた電極体3を角形外装体1に挿入する。そして、封口板2と角形外装体1を溶接し、角形外装体1の開口を封口板2により封口する。それから、封口板2に設けられた電解液注液孔15を通じて角形外装体1内に電解液を注液する。その後、電解液注液孔15をブラインドリベット等の封止部材により封止する。これにより角形二次電池20が完成する。The
[第1被覆部材及び注液部分の態様]
図13は、第1被覆部材81が設けられた部分の拡大斜視図である。第1被覆部材81は、溶接接続部60a,60bに貼り合わされている貼り合わせ部81a,81bと、第1正極集電体6aから離間して浮き上がっている離間部81cとを備えている。図13から第1被覆部材81のみを取り除いた状態を表した図14に示すように、離間部81cは第1正極集電体6aに設けられた集電体貫通穴6eの開口部、筒状部11bの開口部分を塞いでしまわないように第1正極集電体6aから離間している。そして、第1被覆部材81における離間部81cの周縁85は、第1正極集電体6aとの間に隙間87が形成されている。
[Aspects of the first covering member and the liquid injection portion]
13 is an enlarged perspective view of a portion where the
前述したように、二次電池20を組み立ててから電解液注液孔15から電解液を注液する。このとき、電解液は筒状部11bを通過して開口覆い部11cに衝突し、それから第1被覆部材81の離間部81cに衝突して、離間部81cの内面側に沿って流れ、隙間87から電極体3の方に流入していく。仮に、開口覆い部11cや第1被覆部材81がなく、電解液が筒状部11bから直接電極体3の方に流入した場合を想定すると、電解液は注液されたままの勢い、流入速度で電極体3に衝突することになる。そうすると、電極体3の上辺から突き出しているセパレータの上端部分に電解液が衝突して、セパレータがめくれ上がってしまい、内部短絡のおそれが生じる。しかしながら、本実施形態の電池では、電解液の流入速度が小さくなるため、セパレータがめくれ上がることはない。本実施形態では、電解液の流入速度を開口覆い部11cと第1被覆部材81との2つによって低下させているため、セパレータのめくれ上がりを効果的に防止できる。As described above, after assembling the
(その他の実施形態)
上述の実施形態は本願発明の例示であって、本願発明はこれらの例に限定されず、これらの例に周知技術や慣用技術、公知技術を組み合わせたり、一部置き換えたりしてもよい。また当業者であれば容易に思いつく改変発明も本願発明に含まれる。
Other Embodiments
The above-mentioned embodiments are merely examples of the present invention, and the present invention is not limited to these examples, and these examples may be combined with well-known, commonly used, or publicly known technologies, or may be partially replaced. In addition, modified inventions that can be easily conceived by a person skilled in the art are also included in the present invention.
電極体は、正極板、負極板及びセパレータを積層したあとで、これを巻回させた構造であってもよい。電極体要素も巻回構造とすることができる。The electrode body may be a structure in which a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator are stacked and then wound. The electrode body element may also have a wound structure.
上述の実施形態においては、外装体内に二つの電極体要素を配置する例を示したが、電極体要素は一つであっても良いし、三つ以上であってもよい。In the above-described embodiment, an example is shown in which two electrode elements are arranged within the outer casing, but the number of electrode elements may be one or three or more.
上述の実施形態においては、正極集電体及び負極集電体がそれぞれ二つの部品からなる例を示したが、正極集電体及び負極集電体はそれぞれ一つの部品から構成されてもよい。In the above-described embodiment, an example was shown in which the positive electrode collector and the negative electrode collector each consisted of two parts, but the positive electrode collector and the negative electrode collector may each consist of a single part.
正極板、負極板、セパレータ、及び電解質等に関しては、公知の材料を用いることができる。 Known materials can be used for the positive and negative electrode plates, separators, electrolytes, etc.
被覆部材は異物を捕捉できるものであればどのようなものでもよく、プラスチックフィルムを用いた粘着シートに限定されない。例えば、熱や光等で硬化する封止樹脂等の塗布材料を被覆部材として用いてもよいし、金属箔や不織布などを用いた粘着シートでもよい。The covering member may be any material capable of capturing foreign matter, and is not limited to an adhesive sheet using a plastic film. For example, a coating material such as a sealing resin that hardens when exposed to heat or light may be used as the covering member, or an adhesive sheet using metal foil or nonwoven fabric may be used.
第1被覆部材は、離間部の周縁に隙間を設けなくてもよく、その場合は電解液が流出する孔を第1被覆部材に設ければよい。この孔は、筒状部の開口から水平方向で離れた位置に設ける。即ち、筒状部の開口の直上とは別の部分に孔を設ける。これにより、電解液は一旦第1被覆部材に衝突して、流入の速度が低下してから、孔から電極体の方に流入していく。The first covering member does not need to have a gap around the periphery of the separation portion, in which case it is sufficient to provide a hole through which the electrolyte flows out in the first covering member. This hole is provided at a position horizontally away from the opening of the cylindrical portion. In other words, the hole is provided in a location other than directly above the opening of the cylindrical portion. This allows the electrolyte to first collide with the first covering member, slowing down the flow rate, and then flow through the hole toward the electrode body.
1 角形外装体(外装体)
2 封口板
3 電極体
3a 第1電極体要素
3b 第2電極体要素
4 正極板
5 負極板
6a 第1正極集電体
6b 第2正極集電体
6e 集電体貫通穴(注液孔)
7 正極端子(正極外部端子)
8a 第1負極集電体
8b 第2負極集電体
9 負極端子(負極外部端子)
11b 筒状部
11c 開口覆い部
15 電解液注液孔
20 角形二次電池(電池)
40 正極タブ(タブ部)
40A 正極タブ群
40A1 第1正極タブ群
40A2 第2正極タブ群
50 負極タブ(タブ部)
50A 負極タブ群
50A1 第1負極タブ群
50A2 第2負極タブ群
60a,60b 溶接接続部(第1溶接部)
61a,61b 溶接接続部(第2溶接部)
81 第1被覆部材
82 第2被覆部材
1. Rectangular exterior body (exterior body)
2
7 Positive terminal (positive external terminal)
8a First negative electrode
40 Positive electrode tab (tab part)
40A: Positive electrode tab group 40A1: First positive electrode tab group 40A2: Second positive electrode tab group 50: Negative electrode tab (tab portion)
50A: negative electrode tab group 50A1: first negative electrode tab group 50A2: second negative
61a, 61b Welded connection (second welded portion)
81
Claims (7)
開口を有し、前記電極体を収容する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記封口板に取り付けられた外部端子と
を備え、
前記正極板及び前記負極板の少なくとも一方に設けられたタブ部が、前記電極体と前記封口板との間に配置された集電体を介して前記外部端子と電気的に接続されており、
前記タブ部と前記集電体とは溶接され、
前記タブ部と前記集電体とが溶接された部分は被覆部材によって覆われており、
前記電極体は、前記正極板と前記負極板を含む第1電極体要素と、前記正極板と前記負極板とを含む第2電極体要素とを含み、
前記第1電極体要素は、複数の前記タブ部からなる第1タブ群を有し、
前記第2電極体要素は、複数の前記タブ部からなる第2タブ群を有し、
前記第1タブ群及び前記第2タブ群はそれぞれ前記集電体に溶接され、
前記第1タブ群と前記集電体とが溶接された第1溶接部及び前記第2タブ群と前記集電体とが溶接された第2溶接部は前記被覆部材によってそれぞれ覆われているとともに、前記第1溶接部及び前記第2溶接部の間の領域の上にも前記被覆部材が配置されており、
前記集電体と前記封口板との間に絶縁部材が配置されていて、前記タブ部は前記集電体における前記電極体と対向した面に溶接されている、電池。 an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are stacked with a separator interposed therebetween;
An exterior body having an opening and housing the electrode assembly;
a sealing plate that seals the opening;
and an external terminal attached to the sealing plate,
a tab portion provided on at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate is electrically connected to the external terminal via a current collector disposed between the electrode body and the sealing plate,
The tab portion and the current collector are welded together,
a portion where the tab portion and the current collector are welded is covered with a covering member,
the electrode body includes a first electrode body element including the positive electrode plate and the negative electrode plate, and a second electrode body element including the positive electrode plate and the negative electrode plate,
The first electrode element has a first tab group consisting of a plurality of the tab portions,
The second electrode element has a second tab group consisting of a plurality of the tab portions,
the first tab group and the second tab group are each welded to the current collector;
a first welded portion at which the first tab group and the current collector are welded and a second welded portion at which the second tab group and the current collector are welded are each covered with the covering member, and the covering member is also disposed on a region between the first welded portion and the second welded portion;
a battery , wherein an insulating member is disposed between the current collector and the sealing plate, and the tab portion is welded to a surface of the current collector facing the electrode body .
開口を有し、前記電極体を収容する外装体と、An exterior body having an opening and housing the electrode assembly;
前記開口を封口する封口板と、a sealing plate that seals the opening;
前記封口板に取り付けられた外部端子とAn external terminal attached to the sealing plate;
を備え、Equipped with
前記正極板及び前記負極板の少なくとも一方に設けられたタブ部が、前記電極体と前記封口板との間に配置された集電体を介して前記外部端子と電気的に接続されており、a tab portion provided on at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate is electrically connected to the external terminal via a current collector disposed between the electrode body and the sealing plate,
前記タブ部と前記集電体とは溶接され、The tab portion and the current collector are welded together,
前記タブ部と前記集電体とが溶接された部分は被覆部材によって覆われており、a portion where the tab portion and the current collector are welded is covered with a covering member,
前記集電体には電解液を前記外装体内に注入するための注液孔が設けられており、前記注液孔の前記電極体側の開口部は前記被覆部材によって離間して覆われている、電池。A battery, wherein the current collector is provided with an injection hole for injecting an electrolyte into the exterior body, and an opening of the injection hole on the electrode body side is covered and spaced apart by the covering member.
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